JP2006193822A - Plating apparatus, plating method, semiconductor device, and method for manufacturing the semiconductor device - Google Patents
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- H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
- H01L2924/0495—5th Group
- H01L2924/04953—TaN
Abstract
Description
本発明は、めっき装置及びめっき方法に関するものであり、より詳しくは、被めっき面に配線用の微細なめっきを形成するめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a plating apparatus and a plating method, and more particularly to a plating apparatus, a plating method, a semiconductor device, and a semiconductor device manufacturing method for forming fine plating for wiring on a surface to be plated. .
現在、半導体ウェハ等へ配線を形成するために、金属めっきによる手法が採用されている。従来の金属めっきに用いる装置としては、フェースダウン方式の噴流めっき装置、ラック方式の縦型めっき装置、または、フェースアップ方式の噴流めっき装置が知られている。 Currently, in order to form wiring on a semiconductor wafer or the like, a technique by metal plating is employed. As a conventional apparatus used for metal plating, a face down type jet plating apparatus, a rack type vertical plating apparatus, or a face up type jet plating apparatus is known.
フェースダウン方式の噴流めっき装置は、図７に示すように、半導体ウェハ１’を保持するウェハ保持具２’と、カップ３’と、カップ３内にめっき液を供給するためのめっき液噴射管４’と、陽極電極５’とを備えている。陽極電極５’は、一般に、含リン銅からなっている。カップ３’の内部には、陽極電極５’が設けられている。そして、カップ３’には、ウェハ保持具２’が設けられており、半導体ウェハ１’は、ウェハ保持具２’により、カップ３’の上部に保持されている。フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液噴射管４’は、半導体ウェハ１’の下方に設けられている。このため、めっき液噴射管４’より噴射しためっき液が、半導体ウェハ１’の下方より供給されることになる。これにより、被めっき面のめっきが施される。
As shown in FIG. 7, the face-down type jet plating apparatus includes a
なお、図７には示していないが、フェースダウン方式の噴流めっき装置は、カップ３’を内包するように設けられためっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、及びこれらを接続する配管を備えている。
Although not shown in FIG. 7, the face-down type jet plating apparatus includes a plating solution tank provided so as to contain the
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、めっき液貯層中のめっき液は、ポンプによりフィルターを経て、カップ３’の下部へと至る。そして、カップ３’の下部から供給されためっき液は、めっき液噴射管４’を通って、陽極電極５’を経て半導体ウェハ１の被めっき面へと至る。そして、その後、めっき液は、カップ３’上部の辺縁部（ウェハ保持具２’とカップ３’との隙間）より、カップ３’外部へ漏れ出てめっき液槽にて回収され、再度、めっき液貯層へ還流される。
In the face-down type jet plating apparatus, the plating solution in the plating solution reservoir passes through the filter by the pump and reaches the lower portion of the cup 3 '. Then, the plating solution supplied from the lower portion of the
このようなフェースダウン方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、「めっき処理槽に流入しためっき液の一部を、陽極電極に設けた貫通孔又は陽極電極の周囲からめっき処理槽外部に流出せしめる流出口」が設けられている。また、陽極電極として、プラチナに体表される不溶解性電極を適用しためっき装置も知られている。
Such a face-down type jet plating apparatus is disclosed in
また、ラック方式の縦型めっき装置は、図８に示すように、陽極電極６’’と、ラック２４と、めっき処理槽１２とを備えている。陽極電極６’’は、一般的に内部起毛の布性のアノードバッグ１３内に設置されている。陽極電極６’’としては、球状の含リン銅をチタン製のバスケットに入れたもの、もしくは含リン銅から成る銅板が用いられる。また、ラック２４は、半導体ウェハ１への給電部を備え、かつ半導体ウェハ１よりやや内径の小さい穴を穿った板状の治具である。そして、めっき処理槽１２は、ラック２４への半導体ウェハ１の固定と裏面の絶縁を兼ねるウェハ抑え２５及びめっき液を攪拌する図示しないスキージを備えている。
The rack type vertical plating apparatus includes an
なお、図８には示していないが、ラック方式の縦型めっき装置は、めっき液槽、めっき液供給源としてのめっき液貯槽、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター、これらを接続する配管、及び付属装置を備えている。 Although not shown in FIG. 8, the rack type vertical plating apparatus includes a plating solution tank, a plating solution storage tank as a plating solution supply source, a pump for circulating the plating solution in the plating apparatus, and a solid in the plating solution. It includes a filter that filters foreign matter, piping that connects them, and an accessory device.
めっき液は、貯槽からポンプによってフィルターを経て注入口１４へと至る。そして、めっき処理槽１２槽内で陽極電極６を内包するアノードバッグ１３近傍を流動する。その後、半導体ウェハ１表面の被めっき面へと至り、めっき処理槽１２上縁よりダム１５へと流出しダムの一部の設けられた図示しない戻り管を経てめっき液貯槽へと還流する。このようなラック方式の縦型めっき装置は、例えば特許文献２に開示されている。
The plating solution reaches from the storage tank to the
また、フェースアップ方式の噴流めっき装置は、半導体ウェハの被めっき面を上に向けて配置し、かつ被めっき面に対向させて陽極電極を配置して、めっき液が、半導体ウェハの上方より供給されるような構成である。 Further, the face-up type jet plating apparatus is arranged with the surface to be plated of the semiconductor wafer facing upward, and the anode electrode is disposed to face the surface to be plated, and the plating solution is supplied from above the semiconductor wafer. It is the composition which is done.
このようなフェースアップ方式の噴流めっき装置は、例えば特許文献３及び４に開示されている。特許文献３に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、ブラックフィルムの乾燥による剥離を防止する目的で、陽極室の底部にイオン交換膜又は多孔性中性膜が設けられ、陽極室内がめっき液で満たされるようにしている。また、特許文献４に開示されている、フェースアップ方式の噴流めっき装置では、陽極室の底部に多数の細孔が形成された多孔体が設けられている。
Such face-up type jet plating apparatuses are disclosed in
また、上述のめっき装置と異なる構成のものとして、例えば特許文献５には、めっき処理槽を陰イオン交換膜で陰極室と陽極室に隔離し、陽極として不溶性電極を使用して電気銅めっきを行う半導体ウェハの電気銅めっき装置が開示されている。
In addition, as a configuration different from the above-described plating apparatus, for example,
これら従来のめっき装置において、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作ることは、めっき処理において極めて重要である。それゆえ、半導体ウェハの被めっき面の中央部から周辺部への層流を作ることは、めっきの仕上がりを大きく左右する。 In these conventional plating apparatuses, it is extremely important in the plating process to make a uniform laminar flow of the plating solution over the entire surface to be plated of the semiconductor wafer. Therefore, creating a laminar flow from the central portion to the peripheral portion of the surface to be plated of the semiconductor wafer greatly affects the finish of plating.
従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置は、側方の流入口・流出口から、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の層流を作るために、その構造上、半導体ウェハを回転させることで、相対的に一様なめっき液の層流を得るような構成となっている。このため、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハを保持する機構に加え、半導体ウェハを回転させる機構を付加する必要があり、装置が大掛かりになってしまう。 The conventional face-up type jet plating apparatus rotates the semiconductor wafer due to its structure in order to create a uniform laminar flow of the plating solution from the side inlet / outlet to the entire surface to be plated of the semiconductor wafer. Thus, a relatively uniform laminar flow of the plating solution is obtained. For this reason, in the conventional face-up type jet plating apparatus, it is necessary to add a mechanism for rotating the semiconductor wafer in addition to the mechanism for holding the semiconductor wafer, which makes the apparatus large.
一方、フェースダウン方式の噴流めっき装置では、半導体ウェハの被めっき面の中央部からめっき液を噴流することが可能であるため、めっき装置と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置を実現できる。
しかしながら、上記従来のフェースダウン方式の噴流めっき装置には、以下の問題が生じる。 However, the conventional face-down type jet plating apparatus has the following problems.
フェースダウン方式の噴流めっき装置では、微小な固形異物が被めっき面に付着し、めっき品質の低下を招くという問題が生じる。この原因は、ポンプによりめっき液貯槽から供給されためっき液が、フィルターにてろ過された後、カップ下部から供給され陽極電極近傍を経て半導体ウェハの被めっき面へと至る経路のうち、陽極電極表面にある。陽極電極が、含リン銅を含む場合、その表面にはブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成される。このブラックフィルムは、塩素（Ｃｌ）やリン（Ｐ）を含む一価の銅の錯体（Ｃｕ＋からなり、陽極溶解により発生した一価の銅イオンと化合した結果生じたものである。 In the face-down type jet plating apparatus, there is a problem that minute solid foreign substances adhere to the surface to be plated, resulting in a decrease in plating quality. This is because the plating solution supplied from the plating solution storage tank by the pump is filtered by a filter, and then supplied from the lower part of the cup to the surface to be plated of the semiconductor wafer through the vicinity of the anode electrode. On the surface. When the anode electrode contains phosphorous copper, a black film called a black film is formed on the surface. This black film is made of a monovalent copper complex (Cu + ) containing chlorine (Cl) and phosphorus (P), and is formed as a result of combining with monovalent copper ions generated by anodic dissolution.
このブラックフィルムは、下記（１）式に示す銅の不均化反応を抑制することで、スライムの発生を抑制する効果がある。
２Ｃｕ＋→Ｃｕ＋Ｃｕ２＋ （１）
しかしながら、一方で、一旦形成されたブラックフィルムは、陽極電極表面から剥離しやすくなる。剥離した微小なブラックフィルムは、めっき液の流れと共に、半導体ウェハの被めっき面へ運ばれる。その結果、半導体ウェハのめっき面にブラックフィルムが付着するという問題が生じる。
This black film has the effect of suppressing the generation of slime by suppressing the copper disproportionation reaction represented by the following formula (1).
2Cu + → Cu + Cu 2+ (1)
However, on the other hand, the black film once formed is easily peeled off from the surface of the anode electrode. The peeled micro black film is transported to the plated surface of the semiconductor wafer along with the flow of the plating solution. As a result, the problem that a black film adheres to the plating surface of a semiconductor wafer arises.
また、陽極電極として、不溶解性電極を適用することで、上記ブラックフィルムによる問題を防止することが可能である。しかしながら、この場合、陽極電極表面において、めっき液中の添加剤が、酸化分解しめっき液の消費量が増大したり、酸化分解で生成された分解生成物により、めっき液が汚染するという問題が生じる。 Moreover, it is possible to prevent the problem by the said black film by applying an insoluble electrode as an anode electrode. However, in this case, there is a problem that the additive in the plating solution is oxidized and decomposed on the surface of the anode electrode to increase the consumption of the plating solution, or the plating solution is contaminated by decomposition products generated by the oxidative decomposition. Arise.
一方、上記従来のラック式の縦型めっき装置では、内部起毛の布性アノードバッグ内に、含リン銅を含む陽極電極が設置されているので、ブラックフィルムに起因する固形異物による、半導体ウェハへの付着は防止することが可能である。しかしながら、このような縦型めっき装置では、半導体ウェハをめっき処理槽内に保持するために、半導体ウェハをラックに固定するという操作が必要になる。このため、この操作による生産性の低下、めっき品質の低下、及び自動化の妨げという問題が生じる。 On the other hand, in the conventional rack type vertical plating apparatus, since the anode electrode containing phosphorous copper is installed in the internally raised cloth-like anode bag, the semiconductor wafer is caused by the solid foreign matter caused by the black film. The adhesion of can be prevented. However, such a vertical plating apparatus requires an operation of fixing the semiconductor wafer to the rack in order to hold the semiconductor wafer in the plating tank. For this reason, the problem of the fall of productivity by this operation, the fall of plating quality, and the prevention of automation arises.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、フェースダウン方式の噴流めっき装置において、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置、めっき方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to improve the plating quality due to the minute solid foreign matters caused by the black film or the like without impairing the operability in the face-down type jet plating apparatus. An object of the present invention is to provide a plating apparatus, a plating method, a semiconductor device, and a method for manufacturing a semiconductor device that can prevent a decrease.
本発明のめっき装置は、上記の課題を解決するために、内部に陽極電極が設けられためっき処理槽を備え、上記めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき装置であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the plating apparatus of the present invention includes a plating treatment tank in which an anode electrode is provided, and flows a plating solution into the plating treatment tank so that a plating surface of the substrate to be plated is formed. A plating apparatus for performing plating by energizing between the anode electrode and the substrate to be plated while contacting a jet of plating solution from below, wherein the plating tank includes a first cylindrical cup, A second cylindrical cup having an outer diameter smaller than that of the first cylindrical cup, and has a double structure including the first cylindrical cup and the second cylindrical cup, and the first cylindrical cup includes: The anode electrode is disposed, and a plating solution inlet for flowing the plating solution into the plating treatment tank is provided at the bottom thereof, and the first cylindrical cup and the second cylindrical cup are mutually connected. The gap formed by the side wall A plating solution outlet for allowing the plating solution flowing into the electrode chamber to flow out of the plating bath is provided, and the bottom of the second cylindrical cup is isolated from the anode electrode and the substrate to be plated. The plating tank is divided into an anode electrode chamber surrounded by the partition wall and the first cylindrical cup, and a substrate substrate chamber surrounded by the partition wall and the first cylindrical cup. Furthermore, a plating solution injection pipe for injecting a plating solution onto the surface to be plated of the substrate to be plated is provided, and the plating solution injection tube penetrates the partition wall and also contains the plating solution flowing from the plating solution inlet. The laminar flow is provided so as to be separated into a laminar flow of the plating solution flowing into the first cylindrical cup and a laminar flow of the plating solution flowing into the second cylindrical cup .
本発明のめっき装置は、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら上記陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行う、すなわち、フェースダウン方式でめっきを行うものである。 The plating apparatus of the present invention performs plating by energizing between the anode electrode and the substrate to be plated while bringing a jet of plating solution into contact with the surface to be plated of the substrate to be plated from below, that is, a face The plating is performed by the down method.
なお、上記「被めっき基板室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、被めっき基板を含む空間のことをいう。また、上記「陽極電極室」とは、上記隔壁により隔離された領域のうち、陽極電極を含む空間のことをいう。 The “substrate to be plated chamber” refers to a space including the substrate to be plated in the region isolated by the partition wall. The “anode electrode chamber” refers to a space including the anode electrode in a region isolated by the partition wall.
また、上記の構成によれば、上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されているので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。 In addition, according to the above configuration, the anode electrode and the substrate to be plated are separated by the partition wall, and the plating treatment tank is divided into a substrate substrate chamber and an anode electrode chamber. It is possible to prevent contamination of the plating surface due to particles that are generated.
以上のように、上記の構成によれば、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができるめっき装置を提供することができる。 As described above, according to the above-described configuration, it is possible to provide a plating apparatus that can prevent deterioration in plating quality due to minute solid foreign matters caused by a black film or the like without impairing operability.
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられていることが好ましい。 The plating apparatus of the present invention further includes a plating solution injection pipe for injecting a plating solution onto the surface to be plated of the substrate to be plated, and the plating solution injection pipe penetrates the partition wall, and It is preferable that the plating solution flow into both the plating substrate chamber and the anode electrode chamber.
上記の構成によれば、めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられているので、めっき処理槽に流入するめっき液を、上記めっき基板領域に流入するめっき液の層流と、上記陽極電極室に流入するめっき液の層流とに分離することができる。これにより、めっき処理槽内にめっき液を流入すると、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。 According to the above configuration, the plating solution spray pipe penetrates the partition wall and is provided so that the plating solution flows into both the substrate substrate chamber and the anode electrode chamber. The plating solution flowing into the plating substrate can be separated into a laminar flow of the plating solution flowing into the plating substrate region and a laminar flow of the plating solution flowing into the anode electrode chamber. As a result, when the plating solution flows into the plating tank, the plating solution can be jetted at a sufficient flow rate and flow rate to the surface to be plated of the substrate to be plated.
「上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するような」構成としては、例えば、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと第２の円筒カップとを備え、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている構成が挙げられる。 As a configuration in which “the plating solution flows into both the substrate substrate chamber and the anode electrode chamber”, for example, the plating tank includes a first cylindrical cup and a second cylindrical cup, The anode electrode is disposed on the first cylindrical cup, and a plating solution inlet for flowing the plating solution into the plating treatment tank is provided at the bottom thereof, and the second cylindrical cup is provided. The bottom portion of the plating solution includes the partition wall, and the plating solution spray pipe penetrates the partition wall, and the layer of the plating solution flowing from the plating solution inlet flows into the first cylindrical cup. The structure provided so that it may isolate | separate into a flow and the laminar flow of the plating solution which flows into a 2nd cylindrical cup is mentioned.
本発明のめっき装置では、上記陽極電極室に流入するめっき液が、上記被めっき基板室へ到達しないようになっていることが好ましい。 In the plating apparatus of the present invention, it is preferable that the plating solution flowing into the anode electrode chamber does not reach the substrate substrate chamber.
上記の構成によれば、めっき処理槽から流入しためっき液は、めっき液噴射管によって被めっき基板室に流入しためっき液と、陽極電極室に流入しためっき液とに分離される。陽極電極室に流入しためっき液は、陽極電極と被めっき基板との間を通電することで、陽極電極に起因するパーティクルを含むめっき液になる。このめっき液は、隔壁を通過することで、パーティクルが除去される。このため、上記の構成によれば、陽極電極に起因するパーティクルは被めっき面に到達しない。それゆえ、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、さらに、上記陽極電極室へ流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出するめっき液流出口が設けられていてもよい。 According to said structure, the plating solution which flowed from the plating processing tank is isolate | separated into the plating solution which flowed into the to-be-plated substrate chamber by the plating solution injection pipe, and the plating solution which flowed into the anode electrode chamber. The plating solution flowing into the anode electrode chamber becomes a plating solution containing particles caused by the anode electrode by energizing between the anode electrode and the substrate to be plated. Particles are removed from the plating solution by passing through the partition walls. For this reason, according to said structure, the particle resulting from an anode electrode does not arrive at a to-be-plated surface. Therefore, contamination of the plated surface by particles can be prevented. Furthermore, a plating solution outlet for flowing the plating solution flowing into the anode electrode chamber out of the plating treatment tank may be provided.
また、本発明のめっき装置では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。 Further, in the plating apparatus of the present invention, in the plating treatment tank, a part or all of the part that separates the anode electrode including the partition and the substrate to be plated is immersed in the plating solution. It is preferable that it consists of a transmissive member that transmits ions therein.
上記の構成によれば、透過部材は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過するので、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する。一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。 According to said structure, since the permeable member permeate | transmits the ion in a plating solution in the state immersed in the plating solution, when a voltage is applied to a plating solution, the ion in a plating solution will permeate | transmit a permeable member. On the other hand, particles resulting from the anode electrode do not pass through the transmission member. Therefore, according to said structure, it becomes possible to isolate | separate ion and a particle from the plating solution which flowed into the anode electrode.
また、上記透過部材が、半透膜であってもよい。 The permeable member may be a semipermeable membrane.
また、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。 Further, the permeable member may include an ion exchange membrane.
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。 Moreover, in the plating apparatus of this invention, it is preferable that the thickness of the said partition is 50 micrometers or more and 200 micrometers or less.
また、本発明のめっき装置では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。 Moreover, in the plating apparatus of this invention, it is preferable that the said partition contains a hydrocarbon type cation exchange membrane.
また、本発明のめっき装置では、さらに、上記めっき処理槽へ供給するめっき液を貯留するめっき液供給源と、上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることが好ましい。 In the plating apparatus of the present invention, a plating solution supply source for storing a plating solution to be supplied to the plating treatment tank, and a plating solution for supplying the plating solution stored in the plating solution supply source to the plating treatment tank. A plating solution filtering unit that filters the plating solution supplied from the plating solution supply unit, and the plating solution stored in the plating solution supply source includes the plating solution supply unit and the plating solution filtering unit. It is preferable that the plating solution supplied to the plating treatment tank and supplied to the plating treatment vessel is supplied again to the plating solution supply source.
また、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said plating solution is a conductive liquid containing a copper component.
めっき液には、各種金属を形成するために様々なめっき液がある。上記の構成によれば、銅を含有するめっき液を用いることで、被めっき基板の被めっき面に銅めっきを形成することができる。なお、「銅成分」とは、金属銅、銅イオン、または、銅イオンを含む化合物のことをいう。 There are various plating solutions for forming various metals. According to said structure, copper plating can be formed in the to-be-plated surface of a to-be-plated board | substrate by using the plating solution containing copper. The “copper component” refers to metallic copper, copper ions, or a compound containing copper ions.
また、上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said plating solution contains 14 g or more and 40 g or less of copper components with respect to 1 liter of plating solutions.
また、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。 The anode electrode is preferably a soluble anode electrode made of phosphorous copper.
陽極電極として純銅を含む陽極電極に用いると、陽極電極からの異物発生量が増加する。一方、上記の構成によれば、陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であるので、陽極電極表面にブラックフィルムと呼ばれる黒色皮膜が形成され、これによって異物の原因となる銅錯体イオン（Ｃｕ＋）がトラップされる。 When used for an anode electrode containing pure copper as the anode electrode, the amount of foreign matter generated from the anode electrode increases. On the other hand, according to the above configuration, since the anode electrode is a soluble anode electrode made of phosphorous copper, a black film called a black film is formed on the surface of the anode electrode, thereby causing a copper complex ion that causes foreign matter. (Cu + ) is trapped.
また、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。 Further, the substrate to be plated may be a semiconductor wafer.
本発明のめっき方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき方法であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the plating method of the present invention allows the plating solution to flow into the plating tank, and the plating solution is brought into contact with the plating surface of the substrate to be plated from the lower side while the plating solution is in contact with the plating surface. A plating method for performing plating by energizing between an anode electrode disposed in a processing tank and the substrate to be plated, wherein the plating tank includes a first cylindrical cup and the first cylindrical cup A plating liquid layer having a second cylindrical cup having a smaller outer diameter than the first cylindrical cup and having a double structure comprising the first cylindrical cup and the second cylindrical cup, and jetting to the plating surface of the substrate to be plated. And the gap formed by the side walls of the first cylindrical cup and the second cylindrical cup as a plating solution outlet, and the laminar flow of the plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode The plating solution flowing into the anode electrode chamber It is characterized in that to flow out of the processing tank.
上記の構成によれば、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。 According to the above configuration, the plating is performed by separating the laminar flow of the plating solution jetted to the surface to be plated of the substrate to be plated and the laminar flow of the plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode. Contamination of the plating surface due to the resulting particles and the like can be prevented, and deterioration of the plating quality due to minute solid foreign matters resulting from the black film or the like can be prevented without impairing operability.
本発明の半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、めっき処理槽内にめっき液を流入し、被めっき基板の被めっき面に下方側からめっき液の噴流を当接させながら、上記めっき処理槽内に配設した陽極電極と上記被めっき基板との間を通電することでめっきを行うめっき工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the semiconductor device manufacturing method of the present invention allows a plating solution to flow into the plating tank, and a jet of the plating solution is brought into contact with the plating surface of the substrate to be plated from below. A method of manufacturing a semiconductor device including a plating step of performing plating by energizing between an anode electrode disposed in the plating treatment tank and the substrate to be plated, wherein the plating treatment tank includes A cylindrical cup and a second cylindrical cup having an outer diameter smaller than that of the first cylindrical cup, and a double structure comprising the first cylindrical cup and the second cylindrical cup, In the plating tank, the anode electrode and the surface to be plated are separated from each other by a partition wall, and among the jets of the plating solution, the jet to the surface to be plated of the substrate to be plated and the plating solution flowing into the vicinity of the anode electrode Separated from the jet In addition, the plating solution flowing into the anode electrode chamber is used as the plating solution outlet with the gap formed by the side walls of the first cylindrical cup and the second cylindrical cup as the plating solution outlet. It is characterized by flowing out .
上記の構成によれば、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うので、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止できる。 According to the above configuration, in the plating step, plating is performed with the anode electrode and the surface to be plated separated from each other by the partition walls in the plating treatment tank, so that the plating surface is contaminated by particles caused by the anode electrode. Can be prevented.
それゆえ、上記の半導体装置の製造方法により、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。 Therefore, according to the manufacturing method of the semiconductor device described above, it is possible to obtain a semiconductor device that has no fine solid foreign matter due to a black film or the like on the surface of the anode electrode and has high-quality plated wiring.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うことが好ましい。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the plating step, out of the plating solution jet, the jet to the surface to be plated of the substrate to be plated and the jet of the plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode are separated. It is preferable to perform plating.
これにより、めっき工程にて、めっき処理槽内にめっき液を流入する場合、被めっき基板の被めっき面へ十分な流速及び流量をもって、めっき液を噴流することが可能になる。 As a result, when the plating solution flows into the plating tank in the plating process, the plating solution can be jetted with a sufficient flow velocity and flow rate to the surface to be plated of the substrate to be plated.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液が、上記被めっき基板の被めっき面へ到達しないように、めっき液を流入させることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the plating solution is allowed to flow in the plating step so that the plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode does not reach the surface to be plated of the substrate to be plated. .
上記の構成によれば、陽極電極と被めっき基板との間を通電することにより発生するパーティクルを含むめっき液が、被めっき基板の被めっき面に到達しないので、パーティクルによるめっき面の汚染を防止することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程において、上記陽極電極近傍に流入するめっき液を、上記めっき処理槽の外部に流出させてもよい。 According to the above configuration, the plating solution containing particles generated by energizing between the anode electrode and the substrate to be plated does not reach the surface to be plated of the substrate to be plated, and thus prevents the plating surface from being contaminated by particles. can do. In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the plating step, the plating solution flowing into the vicinity of the anode electrode may be allowed to flow out of the plating treatment tank.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき処理槽における、上記隔壁を含む上記陽極電極と上記被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中に浸漬した状態で、めっき液中のイオンを透過する透過部材からなることが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a part or all of the part for isolating the anode electrode including the partition and the substrate to be plated in the plating tank is immersed in a plating solution. Preferably, it is made of a transmission member that transmits ions in the plating solution.
上記の構成によれば、めっき液に電圧を印加すると、めっき液中のイオンは透過部材を透過する一方、陽極電極に起因するパーティクルは透過部材を透過しない。したがって、上記の構成によれば、陽極電極近傍に流入しためっき液を、イオンとパーティクルとを分離することが可能になる。 According to the above configuration, when a voltage is applied to the plating solution, ions in the plating solution are transmitted through the transmissive member, whereas particles caused by the anode electrode are not transmitted through the transmissive member. Therefore, according to said structure, it becomes possible to isolate | separate ion and a particle from the plating solution which flowed in the anode electrode vicinity.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、半透膜であってもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the permeable member may be a semipermeable membrane.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記透過部材が、イオン交換膜を含んでいてもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the transmission member may include an ion exchange membrane.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the partition wall has a thickness of 50 μm or more and 200 μm or less.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記隔壁が、炭化水素系カチオン交換膜を含むことが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the partition wall includes a hydrocarbon cation exchange membrane.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき工程は、さらに、めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the plating process is further performed by a plating solution supply stage for supplying a plating solution stored in a plating solution supply source to the plating treatment tank, and a plating solution supply step. It is preferable to include a plating solution filtration step for filtering the plated plating solution, and a plating solution circulation step for supplying the plating solution supplied to the plating treatment tank to the plating solution supply source again.
なお、上記めっき液循環段階とは、めっき液供給段階にてめっき液供給源から供給されためっき液が、めっき液ろ過段階を経て、めっき処理槽へ供給した後、再びめっき液をめっき液供給源に供給する段階のことをいう。具体的には、本発明のめっき装置において、めっき液供給源に貯留されためっき液を、めっき液供給手段とめっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給し、上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給することをいう。 The plating solution circulation stage means that the plating solution supplied from the plating solution supply source in the plating solution supply step is supplied to the plating treatment tank through the plating solution filtration step, and then the plating solution is supplied again. The stage of supplying to the source. Specifically, in the plating apparatus of the present invention, the plating solution stored in the plating solution supply source is supplied to the plating treatment tank through the plating solution supply means and the plating solution filtration means, and the plating treatment tank This means that the plating solution supplied to is supplied again to the plating solution supply source.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記めっき液は、銅成分を含み、かつ、導電性の液体であることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the plating solution preferably contains a copper component and is a conductive liquid.
上記めっき液は、めっき液１リットルに対して、１４ｇ以上４０ｇ以下の銅成分を含むことが好ましい。 The plating solution preferably contains 14 g or more and 40 g or less of a copper component with respect to 1 liter of the plating solution.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記陽極電極は、含リン銅からなる溶解性陽極電極であることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the anode electrode is preferably a soluble anode electrode made of phosphorous copper.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記被めっき基板が、半導体ウェハであってもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the substrate to be plated may be a semiconductor wafer.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、さらに、上記めっき工程前に、上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことが好ましい。 Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the seed layer forming step of forming a seed layer on the surface to be plated of the substrate to be plated and the seed layer forming step before the plating step are formed. It is preferable to include a photoresist coating process for coating the surface of the seed layer with a photoresist and a photoresist pattern forming process for forming a pattern shape by exposing and developing the photoresist.
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、上述の半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor device.
上記の構成によれば、半導体装置は、上述の半導体装置の製造方法により製造されているので、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を提供することができる。 According to the above configuration, since the semiconductor device is manufactured by the above-described manufacturing method of the semiconductor device, there is no adhesion of minute solid foreign matters due to the black film on the surface of the anode electrode, and high-quality plated wiring Can be provided.
本発明のめっき装置は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙により、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出するためのめっき液流出口が設けられており、上記第２の円筒カップの底部は、上記陽極電極と上記被めっき基板と隔離する隔壁からなり、めっき処理槽は、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた陽極電極室と、隔壁と第１の円筒カップとに囲まれた被めっき基板室とに区分されているとともに、さらに、上記被めっき基板の被めっき面へめっき液を噴射するためのめっき液噴射管を備え、上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられている。また、本発明のめっき方法は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離し、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させる。それゆえ、陽極電極に起因するパーティクルなどによるめっき面の汚染を防止でき、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。 As described above , the plating apparatus of the present invention includes the first cylindrical cup, the first cylindrical cup, and the second cylindrical cup having an outer diameter smaller than that of the first cylindrical cup, and the first cylinder. It has a double structure consisting of a cup and a second cylindrical cup, the anode electrode is arranged on the first cylindrical cup, and a plating solution flows into the plating tank at the bottom of the anode electrode. A plating solution inlet is provided, and the plating solution flowing into the anode electrode chamber is brought out of the plating treatment tank by a gap formed by the side walls of the first cylindrical cup and the second cylindrical cup. A plating solution outlet for flowing out is provided, and the bottom of the second cylindrical cup is composed of a partition wall that separates the anode electrode and the substrate to be plated, and the plating tank includes the partition wall and the first cylinder. An anode electrode chamber surrounded by a cup And a plating substrate chamber surrounded by the first cylindrical cup, and further comprising a plating solution injection pipe for injecting a plating solution onto the plating surface of the plating substrate, The liquid injection pipe penetrates the partition wall, and the laminar flow of the plating solution flowing from the plating solution inflow port flows into the laminar flow of the plating solution flowing into the first cylindrical cup and the second cylindrical cup. It is provided so as to be separated into a laminar flow of the plating solution . In the plating method of the present invention, as described above, the plating tank includes a first cylindrical cup and a second cylindrical cup having an outer diameter smaller than that of the first cylindrical cup. And a laminar flow of the plating solution jetted to the plating surface of the substrate to be plated and a laminar flow of the plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode. The gap formed by the side walls of the first cylindrical cup and the second cylindrical cup is separated as a plating solution outlet, and the plating solution flowing into the anode electrode chamber flows out of the plating treatment tank. Let Therefore, contamination of the plating surface due to particles caused by the anode electrode can be prevented, and deterioration of the plating quality due to minute solid foreign matters caused by the black film or the like can be prevented without impairing operability.
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、上記めっき処理槽は、第１の円筒カップと、該第１の円筒カップよりも外径が小さい第２の円筒カップとを備え、第１の円筒カップと第２の円筒カップとからなる２重構造であり、上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置し、めっき液の噴流のうち、上記被めっき基板の被めっき面に対する噴流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の噴流とを分離してめっきを行うとともに、第１の円筒カップと第２の円筒カップとの互いの側壁により形成された間隙を、めっき液流出口として、上記陽極電極室へ流入するめっき液を上記めっき処理槽の外部に流出させる。また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法により製造されたものである。それゆえ、陽極電極表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がなく、かつ高品質なめっき配線を備えた半導体装置を得ることが可能になる。 Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, as described above, the plating tank includes a first cylindrical cup and a second cylindrical cup having an outer diameter smaller than that of the first cylindrical cup. , A double structure comprising a first cylindrical cup and a second cylindrical cup. In the plating step, the anode electrode and the surface to be plated are separated from each other by a partition in the plating treatment tank, and the plating solution Among the jets, plating is performed by separating the jet on the surface to be plated of the substrate to be plated and the jet of the plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode, and the first cylindrical cup and the second cylindrical cup The plating solution flowing into the anode electrode chamber is caused to flow out of the plating treatment tank using the gap formed by the side walls as a plating solution outlet . The semiconductor device of the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor device. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device that does not have a minute solid foreign matter due to a black film or the like on the surface of the anode electrode and has a high-quality plated wiring.
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図１は、本実施形態のめっき装置に設けられためっき処理槽の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、めっき処理槽１００は、半導体ウェハ（被めっき基板）１を保持するウェハ保持具２、カップ３、めっき液噴射管４、陽極電極５、陽極電極５を支持する支持体６、及び、隔壁７を備えている。カップ３は、内筒３１と外筒３２とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a plating tank provided in the plating apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 1, a
内筒（第２の円筒カップ）３１及び外筒（第１の円筒カップ）３２は、上面が開放された略円筒形の容器であり、内筒３１の外径が外筒３２の外径よりも小さくなるような構成である。また、外筒３２の最も低い中央の部分には、めっき液が流入するめっき液流入口Ｅが形成されている。
The inner cylinder (second cylindrical cup) 31 and the outer cylinder (first cylindrical cup) 32 are substantially cylindrical containers whose upper surfaces are open, and the outer diameter of the
内筒３１の底部には、ドーナツ状の隔壁７が設けられ、内筒３１と外筒３２とを仕切る。すなわち、隔壁７は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられており、陽極電極５と半導体ウェハ１とを隔離する。これにより、めっき処理槽１００が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されている。なお、めっき処理槽１００において「被めっき基板室」とは、内筒３１と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。また、「陽極電極室」とは、外筒３２と隔壁７とに囲まれた空間のことをいう。
A donut-shaped
また、図１に示すように、めっき液噴射管４は、隔壁７の中央部の穴を貫通するように設けられている。支持体６は、外筒３２に接続されており、めっき液を透過する構造を有している。さらに、支持体６上には、陽極電極５が設けられている。陽極電極５は、めっき液噴射管４の下端よりも上方側に位置する。
Further, as shown in FIG. 1, the plating
隔壁７は、炭化水素系カチオン交換膜を備えている。しかしながら、隔壁７は、陽極電極５及び支持体６近傍、すなわち陽極電極室に流入しためっき液中の金属イオンを透過することが可能な構成を有する透過部材を備えていれば、特に限定されるものではない。例えば、隔壁７は、イオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等を備えていてもよい。また、隔壁７が炭化水素系カチオン交換膜を備えている場合、炭化水素系カチオン交換膜として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。隔壁７の具体的な構成については、後述する。
The
また、隔壁７は、金属イオン以外にも添加剤成分としての陽イオン（金属イオンと同様の電気的性質のイオン）を透過するものであってもよい。
In addition to the metal ions, the
めっき液噴射管４、及び支持体６は、ポリプロピレンからなる。また、陽極電極５は、含リン銅からなる溶解性陽極電極である。しかしながら、めっき液噴射管４及び支持体６は、寸法安定性が確保され、かつめっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、めっき液噴射管４及び支持体６は、硬質塩化ビニルからなっていてもよい。
The plating
ここで、本発明に適用しうる半導体ウェハ１の寸法は、めっき処理槽１００の各種部材の寸法に応じて適宜設定することが可能である。例えば、半導体ウェハ１としては、直径１００ｍｍないし５００ｍｍ程度のものが適用可能である。より具体的には、直径１５０ｍｍ程度のものが、半導体ウェハ１として適用できる。
Here, the dimensions of the
また、内筒３１は、その底部に隔壁７が密着して固定されている。内筒３１の内径は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さければよい。
In addition, the
このように、内筒３１の内径が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗよりも小さい場合、めっき液噴射管４から噴射しためっき液は、めっき処理槽１００外部の大気に接触することなく、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへ噴流される。このため、本発明のめっき装置では、大気と遮断してめっきを行うことができ、大気からの浮遊異物によるめっき液の汚染や、めっき液の蒸発、めっき液の蒸発やミストによる周辺環境の汚染を防止できる。
Thus, when the inner diameter of the
また、内筒３１の高さは、５０ｍｍないしは１００ｍｍであればよい。ここでは、内筒３１の寸法は、外径１５０ｍｍ 内径１４０ｍｍ 厚さ５ｍｍ 高さ８０ｍｍであり、円筒状のものである。
Moreover, the height of the
また、外筒３２の高さは、後述するように、めっき液噴射管４から噴射しためっき液が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗの中心部から外周部に渡って、十分に当接することができ、かつ、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければ、特に限定されない。ここでは、外筒３２は内径１６０ｍｍとしたが、外筒３２の高さは後に記するようにめっき液噴射管４から噴流しためっき液が半導体ウェハ１の表面外周部まで十分に接することができれば良く、外筒３２の上端が内筒３１の上端よりも低ければよい。
Further, the height of the
また、内筒３１は外径１５０ｍｍであり、外筒３２は内径１６０ｍｍである。そして、内筒３１と外筒３２との間隙は５ｍｍとしている。しかしながら、内筒３１と外筒３２との間隙は、これに限定されるものでない。内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることにより、後述するように、内筒３１と外筒３２とにおいて、互いの上端の高さの差を大きくすることができる。このように内筒３１と外筒３２との間隙を少なくすることで、液体の持つ粘性ゆえに抵抗（圧力）が高まり、よって内筒を高くしても内筒の上端部までめっき液が到達する。これにより、設計上の自由度を大きくすることができる。
The
また、隔壁７は、外径１４０ｍｍ内径４０ｍｍのドーナツ状の形状を有している。そして、隔壁７は、その外周が内筒３１に密着される一方、その内周がめっき液噴射管４に密着されて、固定されている。しかしながら、隔壁７の寸法は、これに限定されるものではない。
The
また、支持体６は、外筒３２とめっき液噴射管４との間に設けられている。支持体６は、外筒３２の底部から上方に２０ｍｍ、もしくは少なくとも５ｍｍの空隙で設置されている。また、支持体６には、上下方向の貫通孔が多数形成されている。
Further, the
また、隔壁７の厚さは、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０以上１００μｍ以下で、使用可能である。隔壁７の厚さが５０μｍよりも小さい場合、めっきに要する電流が必要以上に多くなり、めっきの効率が下がるので、好ましくない。また、隔壁７の厚さが、２００μｍよりも大きい場合、めっき面外観に黒色の「ヤケ」と呼ばれる不良を発生するので好ましくない。
Moreover, the thickness of the
また、隔壁７の内筒３１への取り付けは、２〜１０ｍｍ厚のカップ部材に、０．２ｍｍ〜９ｍｍ径の円形または１辺が０．２ｍｍ〜９ｍｍ長の正方形、長方形、または四変形の開口を有している。なお、隔壁７（セレミオン隔壁）が真円でなくともよく、極端には四角形であってもよい。
In addition, the
また、含リン銅からなる陽極電極５の寸法は、外径１５０ｍｍ内径５０ｍｍ厚さ８ｍである。しかしながら、陽極電極５の寸法は、これに限定されるものでなく、支持体６と隔壁７との間隙及び外筒３２と当該陽極電極５との間隙を通過するめっき液の流動を妨げない範囲で任意に選択が可能である。また、陽極電極５に含まれる含リン銅は、特に限定されないが、０．０４〜０．０６％のリンが含まれていればよい。
The dimensions of the
めっき液噴射管４は、隔壁７を貫通し隔壁７より２０ｍｍ上方へと伸びている。しかしながら、めっき液噴射管４は、これに限定されるものでなく、陽極電極５よりも下方から隔壁７まで到達していればよい。
The plating
以上、めっき処理槽１００における、半導体ウェハ１、カップ３（内筒３１及び外筒３２）、めっき液噴射管４、陽極電極５、支持体６、及び隔壁７の寸法等を説明したが、めっき処理槽１００における各種部材の寸法は、めっき処理槽１００の大きさ、あるいは適用する半導体ウェハ１の大きさ等に応じて、適宜設定することが可能である。
In the above, the dimensions of the
以下、半導体ウェハ１を保持するウェハ保持具２の具体的構成について、図２に基づいて説明する。図２は、めっき処理槽１００のウェハ保持具２の構成の一例を示す断面図である。ウェハ保持具２は、図２に示すように、Ｏリング２１と、コンタクト材２２と、ウェハ保持リング２３とを備えている。ウェハ保持リング２３は、内筒３１の上端部と所定の間隙を維持して、図示しない支柱に保持されている。そして、Ｏリング２１及びコンタクト材２２は、ウェハ保持リング２３上に設けられており、保持する半導体ウェハ１との密着性を確保している。
Hereinafter, a specific configuration of the
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で３箇所設けられている。しかしながら、コンタクト材２２は、これに限定されることなく、半導体ウェハ１の外周部に均等な間隔で４箇所以上設けられていてもよい。さらには、コンタクト材２２が半導体ウェハ１の外周部全周を接する構造であってもよい。
Further, three
ウェハ保持リング２３の内径は１４０ｍｍとしたがこれに限定されることなく、外形が円形である必要がないことは勿論のこと装置筐体等と一体構造であってもよい。
The inner diameter of the
以下、ウェハ保持具２の各種部材について説明する。
Hereinafter, various members of the
Ｏリング２１は、半導体ウェハ１との密着性が確保され、かつめっき液に対して耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、Ｏリング２１として、シリコーンゴムが挙げられる。具体的には、バイトン（商標登録）（デュポン ダウ エラストマー ジャパン製）が挙げられる。
The O-
また、コンタクト材２２は、半導体ウェハ１との密着が確保され、かつ導電性で使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、チタンに金属めっきが施された部材が挙げられる。具体的には、コンタクト材２２としては、チタンにプラチナめっきを施したもの、チタンに金めっきを施したもの、樹脂に金めっきなどを施したもの、または、その組み合わせたものが挙げられる。
Further, the
また、ウェハ保持リング２３は、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性があるものであれば、特に限定されるものではない。ウェハ保持リング２３としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンからなるものが挙げられる。
The
次に、めっき処理槽１００において、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５との間に設けられている隔壁７の構造の一例について、図３を参照して、以下に説明する。図３は、めっき処理槽１００において、内筒３１と隔壁７とに囲まれた領域（被めっき基板室）の構成を示し、上の図は、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側からみた上面図であり、下の図は、断面図である。
Next, an example of the structure of the
図３に示すように、隔壁７は、被めっき面Ｗ側から見てドーナツ形状を有している。そして、隔壁７の中央部には、めっき液噴射管４が貫通している。また、隔壁７の外周部は、内筒３１の底部に固定されている。
As shown in FIG. 3, the
また、隔壁７は、半透膜（透過部材）７１と、半透膜支持体７２・７３とを備えている。隔壁７は、半透膜支持体７２・７３が、半透膜７１を狭持した構成である。そして、陽極電極５側には、半透膜支持体７２が配置されており、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側には半透膜支持体７３が配置されている。
The
それゆえ、半導体ウェハ１と陽極電極５との間を通電することで、陽極電極５側（陽極電極室）に流入しためっき液は、半透膜支持体７２にて透過される。そして、半透膜７１にて、めっき液中の金属イオンが透過される。そして、半透膜７１にて透過されためっき液中の金属イオンは、半透膜支持体７３を透過して、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗ側（被めっき基板室）へ流入する。この際、半透膜７１では、めっき液中の金属イオンのみが透過され、めっき液中のパーティクルは透過されない。したがって、隔壁７により、めっき液中の金属イオンとパーティクルとを分離することが可能になり、陽極電極５に起因するパーティクルによるめっき面の汚染を防ぐことができる。
Therefore, when the
半透膜７１は、めっき液に浸漬した状態で、めっき液中の金属イオンを透過するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜７１としては、炭化水素系カチオン交換膜、中性膜、または、多孔質性セラミック等が挙げられる。また、半透膜７１が炭化水素系カチオン交換膜である場合、半透膜７１として、具体的には、セレミオン（商標登録）（旭硝子エンジニアリング製 炭化水素系カチオン交換膜）、またはネオセプタＣＭ−１（商標登録）（株式会社アトムス製 炭化水素系カチオン交換膜）が挙げられる。
The
また、半透膜支持体７２・７３は、めっき液を透過する構造を有し、かつ、寸法安定性が確保され、めっき液に対し耐性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、半透膜支持体７２・７３としては、ポリプロピレン、または硬質塩化ビニルからなるものが挙げられる。
Moreover, the semipermeable
次に、半透膜７１の構造について、イオン交換膜を含むイオン交換膜を例に挙げて、以下に説明する。図５は、イオン交換膜の構造を説明するための説明図である。また、図６は、イオン交換膜の選択透過性を説明するための説明図である。
Next, the structure of the
「イオン交換膜」とは、図５に示すように、イオンを選択透過させる膜のことをいう。このイオン交換膜は、大きく分けて陽イオン交換膜と陰イオン交換膜に区分される。陽イオン交換膜は、図５に示すように、めっき液に浸漬された状態で、通電すると、陽イオン（Ｍ＋）を選択的に透過し、陰イオン（Ｂ−）を透過しない。 The “ion exchange membrane” refers to a membrane that selectively permeates ions, as shown in FIG. This ion exchange membrane is roughly classified into a cation exchange membrane and an anion exchange membrane. As shown in FIG. 5, when the cation exchange membrane is energized while being immersed in the plating solution, it selectively transmits cations (M + ) and does not transmit anions (B − ).
陽イオン交換膜には、図６に示すように、マイナス電荷の置換基が固定されている。このため、陰イオン（Ｂ−）はマイナス電荷の置換基の反発を受け、透過できない。一方、陽イオン（Ｍ＋）は、マイナス電荷の置換基の反発を受けないので、透過する。すなわち、陽イオン交換膜を透過できるイオンは、陽イオン（Ｍ＋）だけということになる。 As shown in FIG. 6, a negatively charged substituent is fixed on the cation exchange membrane. For this reason, the anion (B − ) is repelled by a negatively charged substituent and cannot penetrate. On the other hand, the cation (M + ) is permeated because it is not repelled by the negatively charged substituent. That is, the only ion that can permeate the cation exchange membrane is the cation (M + ).
一方、陰イオン交換膜は、上記の作用と反対の作用になる。これらイオン交換膜の選択透過は、電気透析装置の電気エネルギーによって行われる。なお、この電気透析装置の電気エネルギーは、特に限定されず、直流電流、パルス電流、または、交流電流による電気エネルギーであってもよい。 On the other hand, the anion exchange membrane has the opposite action to the above action. The selective permeation of these ion exchange membranes is performed by the electric energy of the electrodialysis apparatus. In addition, the electric energy of this electrodialysis apparatus is not specifically limited, The electric energy by a direct current, a pulse current, or an alternating current may be sufficient.
次に、本発明のめっき装置の構成について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のめっき装置の構成を示す概略図である。 Next, the structure of the plating apparatus of this invention is demonstrated with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the plating apparatus of the present invention.
本発明のめっき装置は、図４に示すように、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗにめっき処理を行うめっき処理槽１００と、めっき処理槽１００を内包するめっき液槽８と、めっき液供給源としてのめっき液貯槽９と、めっき液をめっき装置内に循環させるポンプ１０と、めっき液中の固形異物をろ過するフィルター１１と、これらを接続する配管Ｔを備えている。
As shown in FIG. 4, the plating apparatus of the present invention includes a
本発明のめっき装置では、めっき液貯槽９中のめっき液は、ポンプ１０によりフィルター１１を経て、めっき処理槽１００の下部に形成されためっき液流入口Ｅへと至る。そして、めっき液流入口Ｅから供給されためっき液は、めっき液噴射管４を通って、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗへと至る。そして、その後、めっき液は、内筒３１上部の辺縁部（ウェハ保持具２と内筒３１との隙間）より、めっき処理槽１００外部へ漏れ出てめっき液槽８にて回収され、再度、めっき液貯槽９へ還流される。
In the plating apparatus of the present invention, the plating solution in the plating solution storage tank 9 passes through the
めっき液槽８、めっき液貯槽９、及び配管Ｔは、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。これらの材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
The
また、ポンプ１０は、使用するめっき液に耐性があり、かつ、めっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０としては、例えば、イワキ製；商品名 マグネットポンプＭＤ−７０Ｒ、または、；商品名 イワキ製マグネットポンプＭＤ−３０ＲないしＭＤ−１００Ｒが挙げられる。また、ポンプ１０の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。ポンプ１０の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
The
また、フィルター１１は、目標とするめっきパターンの最小間隔のおよそ１／２の粒径の捕集効率が１００％であり、かつ使用するめっき液への耐性を備えめっき液に悪影響を与えずに流動させることができれば、特に限定されるものではない。フィルター１１としては、例えば、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ０１２；１．２μｍ径粒子捕集効率１００％）、日本ポール社製；商品名 ポリプロピレン製カートリッジフィルタＨＤＣII（Ｊ００６；１．０μｍ径粒子捕集効率１００％）、テフロン(登録商標)製フィルター、または中空糸膜フィルターが挙げられる。また、フィルター１１の材質に関しても、寸法安定性が確保され、かつ使用するめっき液に耐性がある材質であれば、特に限定されるものではない。フィルター１１の材質としては、例えば、硬質塩化ビニルまたはポリプロピレンが挙げられる。
In addition, the
また、図４では示していないが、配管Ｔの途中には弁、流量計、空気抜き管などが接続され、同じく図示しない制御装置によりめっき液の流動の制御が可能であり、更に図示しないめっき用電源部によって被めっき面と陽極電極５との間に電圧を印加することができる。
Although not shown in FIG. 4, a valve, a flow meter, an air vent pipe, etc. are connected in the middle of the pipe T, and the flow of the plating solution can be controlled by a control device (not shown). A voltage can be applied between the surface to be plated and the
次に、本発明のめっき装置におけるめっき処理の一例として、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに銅めっきを行う場合について、以下詳細に説明する。
Next, as an example of the plating process in the plating apparatus of the present invention, a case where copper plating is performed on the plated surface W of the
まず、ウェハ保持具２には、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗが下側になるように、半導体ウェハ１が設置されている。半導体ウェハ１は、図示しないウェハ抑えによりＯリング２１及びコンタクト材２２に密着されている。
First, the
図４に示すように、めっき液貯槽９内のめっき液が、図示しない制御装置により制御されたポンプ１０により、フィルター１１に送られる。めっき液は、フィルター１１にて、フィルター１１の開口径以上の固形異物が除去され、配管を経てめっき処理槽１００のめっき液流入口Ｅに流入する。カップ３の外筒３２下部のめっき液流入口Ｅより流入しためっき液は、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入する。なお、上記めっき液は、添加剤と金属銅換算で約２５ｇ／Ｌの銅を含む銅めっき液（商品名 ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）である。
As shown in FIG. 4, the plating solution in the plating solution storage tank 9 is sent to the
また、めっき液流入口Ｅに流入しためっき液のうち一部のめっき液は、外筒３２底部と支持体６との間隙に流入する。外筒３２底部と支持体６との間隙に流入しためっき液（以下、陽極電極室に流入しためっき液と記す）は、支持体６に穿たれた貫通孔を経て陽極電極５周囲を包み込むように上昇し隔壁７に沿って外周方向へ流動する。そして、内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出される。なお、このめっき装置において、陽極電極５は、０．０４〜０．０６％のリンを含む含リン銅からなっている。
A part of the plating solution that has flowed into the plating solution inlet E flows into the gap between the bottom of the
一方、めっき液噴射管４を経て内筒３１内に流入しためっき液（以下、被めっき基板室に流入しためっき液と記す）は、そのめっき液の運動エネルギーと、陽極電極室に流入しためっき液が内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出するときの抵抗とにより、圧力が高められる。このため、被めっき基板室に流入しためっき液の液面が半導体ウェハ１の被めっき面Ｗに到達する。そして、被めっき基板室に流入しためっき液は、半導体ウェハ１表面の被めっき面Ｗの外周へと流動する。そして、内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過して、めっき処理槽１００外へ流出する。
On the other hand, the plating solution flowing into the
内筒３１と外筒３２との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出しためっき液、及び内筒３１とウェハ保持リング２３との間隙を通過してめっき処理槽１００外へ流出した液は、混合してめっき液槽８に溢れ出る。めっき液槽８内のめっき液は、高低差によってめっき液貯槽９へと還流する。
A plating solution that has flowed out of the
このとき、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗを陰極とし、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に、図示しないめっき用電源によって電流を制御しながら電圧を印加すると、陽極電極５表面ではめっき液中の添加剤が所定の作用を為し、めっき液中に銅イオンが発生する。そして、発生した金属イオンは、隔壁７を透過して内筒３１内を経て陰極電極となった半導体ウェハ１表面に至る。そして、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗでは、めっき液中の添加剤が所定の作用を為しながら、銅イオンは銅として析出しめっきされる。
At this time, when a surface to be plated of the
なお、本発明のめっき装置において、ポンプ１０によりフィルター１１へ送られるめっき液の流量は、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、毎分２０Ｌ程度又は毎分２ないし２０Ｌ程度の流量である。
In the plating apparatus of the present invention, the flow rate of the plating solution sent to the
また、被めっき面Ｗと陽極電極５との間に印加される電圧、及び電圧印加時間もまた、半導体ウェハ１の寸法、またはめっき処理槽１００の寸法に応じて、適宜設定することができる。具体的には、被めっき面Ｗでの電流密度が１平方センチメートルあたり２０ｍＡとなるように制御しながら、２５分間電圧が印加される。
In addition, the voltage applied between the surface to be plated W and the
なお、内筒３１内は、フィルター１１を経てフィルター開口径以上の固形異物を除去されためっき液で満たされており、陽極電極室に流入しためっき液は、隔壁７とめっき液の流れにより内筒３１内には流入できない。そして、めっき液中の銅イオンのみが隔壁７を透過して内筒３１内に至るため、陽極電極５表面のブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着がない。また、従来のように、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物の付着を防止するために不溶解性電極を使用する必要がないため、めっき液中の添加剤の酸化分解による添加剤消費量の増大や分解生成物によるめっき液の汚染によるめっき品質の低下のない高品質なめっきを得ることができる。
The
ここで、めっき液として、銅めっき液（ミクロファブＣｕ２００ 日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製）を用いたが、これに限定されることなく、これ以外の所望の性能を達成できるめっき液であれば、これに限定されることがないのは勿論である。 Here, a copper plating solution (Microfab Cu200 manufactured by Nippon Electroplating Engineers) was used as the plating solution, but the plating solution is not limited to this, and any other plating performance can be achieved. Of course, it is not limited to this.
また、本発明のめっき装置では、隔壁７の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなる場合について説明したが、これに限定されない。本発明のめっき装置では、隔壁７を底面とする内筒３１における、半導体ウェハ１の被めっき面Ｗと陽極電極５とを隔離する部分、すなわち、被めっき基板室における、陽極電極と被めっき基板とを隔離する部分の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。例えば、内筒３１の一部または全部が、めっき液中の金属イオンを透過する透過部材からなっていてもよい。
Further, in the plating apparatus of the present invention, the case where a part or all of the
また、フェースダウン方式のめっき装置においては、カップ下部より上昇するめっき液が、カップとウェハ保持具との間の隙間よりカップ外へ流出しますが、このとき上昇するめっき液の流量を大きくすることで液面が盛り上がるとともに、半導体ウェハとの表面張力（親水性）によって隙間よりも高い位置にある半導体ウェハの被めっき面を濡らしながらカップ周辺部へ流動しカップ外へ流出する。 In face-down type plating equipment, the plating solution that rises from the bottom of the cup flows out of the cup through the gap between the cup and the wafer holder. At this time, the flow rate of the rising plating solution is increased. As a result, the liquid level rises, and the surface to be plated of the semiconductor wafer at a position higher than the gap is wetted by the surface tension (hydrophilicity) with the semiconductor wafer, and flows to the cup periphery and flows out of the cup.
ここで、半導体ウェハの被めっき面全面に均一なめっき液の流れを作ることは、めっき時の銅イオンの供給にとってきわめて重要で、ウェハ表面で中央部から周辺部への層流を作ることはめっき仕上がりを大きく左右する。 Here, creating a uniform plating solution flow over the entire surface to be plated of a semiconductor wafer is extremely important for the supply of copper ions during plating, and creating a laminar flow from the center to the periphery on the wafer surface The plating finish is greatly affected.
従来のフェースダウン方式で陽極電極と半導体ウェハとの間に隔壁を設けることは、ウェハへのめっき液の接触ができなくなり、めっき自体不可能となる。 Providing a partition wall between the anode electrode and the semiconductor wafer by the conventional face-down method makes it impossible to contact the plating solution with the wafer and makes the plating itself impossible.
本発明においては、この問題を解決するために、カップの構造を従来の構造から内筒、外筒からなる２重構造とし、かつ、陽極電極より下から隔壁を貫通してウェハ側にめっき液噴射管を設け、ウェハ表面に至るめっきに関与する液と、陽極電極近傍を流れカップ外に排出される液とをこのノズルの入り口で分けることにより、ウェハ中央より十分な流速と流量をもってめっき液を噴流させウェハ表面で層流をつくることと陽極近傍を通り隔壁に沿ってカップ外に流出する流れを作ることができる。 In the present invention, in order to solve this problem, the cup structure is changed from a conventional structure to a double structure including an inner cylinder and an outer cylinder, and the plating solution is formed on the wafer side through the partition wall from below the anode electrode. By providing an injection tube and separating the liquid involved in plating reaching the wafer surface and the liquid flowing near the anode electrode and discharged outside the cup at the inlet of this nozzle, the plating liquid has a sufficient flow velocity and flow rate from the center of the wafer. And a laminar flow on the wafer surface and a flow that flows out of the cup along the partition wall near the anode.
また、従来のフェースアップ方式の噴流めっき装置では、その構造上、側方の流入・流出口からウェハ表面に一様にめっき液の流れを作るために、ウェハを回転させることで相対的に一様な流れを得ようとしている。このため、ウェハ保持側の機構に回転機構を付加する必要があり、大掛かりな装置となる。 Further, in the conventional face-up type jet plating apparatus, due to its structure, in order to create a uniform plating solution flow from the side inflow / outflow to the surface of the wafer, the wafer is rotated relatively. I'm trying to get a similar flow. For this reason, it is necessary to add a rotation mechanism to the mechanism on the wafer holding side, resulting in a large-scale apparatus.
これに対して本発明のめっき装置では、半導体ウェハ中央部からめっき液を噴出することが可能であるため、めっき処理槽と半導体ウェハとは固定されており、より簡便な装置構造を実現できる。 On the other hand, in the plating apparatus of the present invention, since the plating solution can be ejected from the central portion of the semiconductor wafer, the plating tank and the semiconductor wafer are fixed, and a simpler apparatus structure can be realized.
本発明のめっき装置は、基板にめっきを形成するためのフェースダウン方式の噴流めっき装置であって、めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離して配置されている構成であるともいえる。また、前記めっき装置は前記めっきカップ内にめっき液を導入する。 The plating apparatus of the present invention is a face-down type jet plating apparatus for forming a plating on a substrate, and can be said to have a configuration in which an anode electrode and a surface to be plated are separated from each other in a plating cup. The plating apparatus introduces a plating solution into the plating cup.
この結果、めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は流動によって被めっき面に到達しないか、もしくは前記めっき装置はめっきカップ内にめっき液を流入することで被めっき面にめっき液を接触せしめ、めっきカップ内に配置した陽極電極と被めっき面間に通電することでめっきを行うめっき方法において、前記めっきカップ内の陽極電極近傍に流入しためっき液は被めっき面に到達せずにめっきカップ外部に流出させることが可能である。 As a result, the plating apparatus performs plating by bringing the plating solution into contact with the surface to be plated by flowing the plating solution into the plating cup, and performing plating between the anode electrode disposed in the plating cup and the surface to be plated. In this case, the plating solution flowing into the vicinity of the anode electrode in the plating cup does not reach the surface to be plated due to the flow, or the plating apparatus contacts the plating solution on the surface to be plated by flowing the plating solution into the plating cup. In the plating method in which the plating is performed by energizing between the anode electrode disposed in the plating cup and the surface to be plated, the plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode in the plating cup does not reach the surface to be plated. It is possible to flow out of the cup.
前記めっき装置は前記めっきカップ内で陽極電極と被めっき面を隔離する構造の一部もしくは全部が、電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができる材質が半透膜であるか、イオン交換膜であるか、または電解液中に浸漬することによってイオンを透過することができるその他の材質から成る。 In the plating apparatus, a part or the whole of the structure for isolating the anode electrode and the surface to be plated in the plating cup is a material that can transmit ions by being immersed in an electrolytic solution, or a semipermeable membrane. It is an ion exchange membrane or is made of other materials that can permeate ions when immersed in an electrolyte.
一方、前記めっき装置において前記めっき液は銅を含有する導電性の液体又は銅を含有する導電性の液体にその他の成分を添加した導電性の液体である。更に前記めっき液はめっき液１リットル中に金属銅として１４乃至は４０ｇの銅成分を含む。一方、前記めっき装置において、前記陽極電極は含リン銅からなる溶解性陽極電極板である。
〔実施の形態２〕
次に、本実施形態では、半導体装置、及び半導体装置の製造方法の一例として、上記実施の形態１において被めっき基板として用いた半導体ウェハ１及びその製造方法について、図９〜図１２に基づいて、以下詳細に説明する。図９は、本実施形態で用いた半導体ウェハ１の概略構成を示す模式図である。また、図１０は、めっき工程後の、半導体ウェハ１に形成された半導体チップ３３の概略構成を示し、図１０（ａ）は、平面図であり、図１０（ｂ）は、断面図である。
On the other hand, in the plating apparatus, the plating solution is a conductive liquid containing copper or a conductive liquid obtained by adding other components to a conductive liquid containing copper. Further, the plating solution contains 14 to 40 g of a copper component as metallic copper in 1 liter of the plating solution. On the other hand, in the plating apparatus, the anode electrode is a soluble anode electrode plate made of phosphorous copper.
[Embodiment 2]
Next, in the present embodiment, as an example of the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device, the
図９に示すように、半導体ウェハ１表面には、半導体チップ４１が複数形成されている。また、半導体ウェハ１の周辺には、コンタクト部４２が設けられている。このコンタクト部４２には、図示しないめっきシード層が露出されている。そして、コンタクト部４２は、給電のために、図２に示すコンタクト材２２と接するようになっている。
As shown in FIG. 9, a plurality of
また、図１０（ａ）に示すように、半導体チップ４１には、フォトレジスト層１８が任意の形状で形成されている。さらに、図１０（ｂ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１の表面には、シード層１９が形成されている。そして、シード層１９の表面には、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８が形成されている。また、シード層１９において、配線めっき層１６及びフォトレジスト層１８側と反対側には、パッド１７が設けられている。そして、半導体チップ４１では、配線めっき層１６とパッド１７とが電気的に接するようになっている。
Further, as shown in FIG. 10A, the
次に、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順について、図１１に基づいて、以下に説明する。図１１は、本実施形態における半導体装置の製造方法の手順を示す断面図である。 Next, the procedure of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the procedure of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment.
本実施形態における半導体装置の製造方法は、図１１に示すように、半導体チップ４１表面にシード層１９を形成するシード層形成工程と、シード層１９上にフォトレジスト層１８を塗布するフォトレジスト塗布工程と、このフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、フォトレジストパターンに金属をめっきし、配線めっき層を形成するめっき工程と、フォトレジスト層１８を剥離する剥離工程と、シード層１９をエッチングするエッチング工程とを含んでいる。なお、図１１（ａ）は、シード層形成工程前の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｂ）は、シード層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｃ）は、フォトレジスト塗布工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｄ）は、フォトレジストパターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｅ）は、めっき工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｆ）は、剥離工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示しており、図１１（ｇ）は、エッチング工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
As shown in FIG. 11, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment includes a seed layer forming step for forming the
図１１（ａ）に示すように、シード層形成前の半導体チップ４１には、その表面に、電気信号を外部と交換するためのパッド１７が設けられている。
As shown in FIG. 11A, a
図１１（ｂ）に示すように、シード層形成工程では、このような半導体チップ４１の表面にシード層１９を形成する。具体的には、スパッタリング装置内にて、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、パッド形成面にシード層が形成されるように配置する。そして、半導体ウェハ１表面に、バリアメタルとなるチタン層を１０００Å形成し、次に銅層を３０００Å形成する。そして、この銅層を、めっきのためのシード層１９とする。このシード層１９は、後述するめっき工程において、めっき材（配線めっき層１６）の成長を促進する役割を果たす。
As shown in FIG. 11B, the
ここで、シード層形成工程にて、バリアメタルとしてチタン層を形成している。しかしながら、バリアメタルとなる層は、これに限定されるものではなく、クロム層であってもよい。また、チタンとタングステンとの合金からなる層であってもよい。さらには、これら以外に、バリア効果を得られる金属からなる層であればよい。 Here, a titanium layer is formed as a barrier metal in the seed layer forming step. However, the layer serving as the barrier metal is not limited to this, and may be a chromium layer. Further, it may be a layer made of an alloy of titanium and tungsten. In addition to these, any layer made of a metal capable of obtaining a barrier effect may be used.
さらに、チタン層の厚みを１０００Åとしているが、これに限定されることなく、バリア性を確保できれば、５００Å以上の任意の厚みであってもよい。また、めっきのためのシード層１９としての銅層の厚みを３０００Åとしているが、これに限定されることなく、めっき工程において均一な電流密度を確保できる厚みであれば、銅層の厚みは、１０００Å以上の任意の厚みであってもよい。
Furthermore, although the thickness of the titanium layer is 1000 mm, the thickness is not limited thereto, and may be any thickness of 500 mm or more as long as barrier properties can be secured. Moreover, although the thickness of the copper layer as the
図１１（ｃ）に示すように、フォトレジスト塗布工程では、シード層１９が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にフォトレジスト層１８を塗布する。フォトレジスト塗布工程では、フォトレジスト（東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００）を回転塗布装置により、毎分１５００回転で３０秒間、半導体ウェハ１表面に回転塗布し、１１５℃で５分間加熱する。
As shown in FIG. 11C, in the photoresist application process, the
ここで、フォトレジストとして上記ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００を用いている。しかしながら、フォトレジストは、これに限定されるものではなく、後述するめっき工程に対して耐性であればよい。フォトレジストとしては、例えば東京応化製；商品名 ＰＭＥＲ Ｎ−ＣＡ３０００であってもよい。さらには、フォトレジストの塗布方法も回転塗布に限定されるものではない。例えば、東京応化製；商品名 ＯＲＤＹＬ ＭＰ１００ Ｓｅｒｉｅｓなどのドライフィルムによって、半導体ウェハ１表面にフォトレジスト層１８を形成してもよい。
Here, the PMER P-LA900 is used as a photoresist. However, the photoresist is not limited to this and may be resistant to the plating process described later. As a photoresist, Tokyo Ohka make; brand name PMER N-CA3000 may be sufficient, for example. Furthermore, the method of applying the photoresist is not limited to spin coating. For example, the
また、フォトレジスト塗布工程では、フォトレジストを、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１１５℃で５分間加熱している。しかしながら、回転塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで回転させた後、１００℃〜１２０℃で５分程度加熱してもよい。 In the photoresist coating process, the photoresist is spin-coated at 1500 rpm for 30 seconds by a spin coater and heated at 115 ° C. for 5 minutes. However, the spin coating method is not limited to this. For example, the spin coating method is rotated at 1000 to 3000 revolutions per minute until a sufficiently uniform film thickness is obtained, and then at 100 to 120 ° C. for about 5 minutes. You may heat.
図１１（ｄ）に示すように、フォトレジストパターン形成工程では、フォトレジスト塗布工程にて形成されたフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成する。具体的には、フォトレジスト塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、フォトレジスト層１８の現像を行い、配線めっきを成すべき部分のフォトレジストを除去する。
As shown in FIG. 11D, in the photoresist pattern forming step, a pattern having an arbitrary shape is formed on the
ここで、フォトレジスト層１８にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、露光時にフォトレジスト層１８に照射する光は、フォトレジストを露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。フォトレジスト層１８に照射する光として、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。また、フォトレジストパターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてフォトレジスト層１８の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
Here, the
図１１（ｅ）に示すように、めっき工程では、上記フォトレジストパターン形成工程にてフォトレジスト層１８に任意の形状のパターンを形成した結果、シード層１９が露出した部分にめっきを行っている。具体的には、フォトレジストパターン形成工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図１に示すめっき装置に設置する。すなわち、めっき装置のウェハ保持具２に半導体ウェハ１を設置する。そして、図示しないウェハ抑えにより、Ｏリング２１及びコンタクト材２２を、半導体チップ４１のコンタクト部４２に密着させる。なお、半導体ウェハ１をめっき装置に設置した後のめっき工程に関しては、上記実施の形態１にて説明しためっき方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。
As shown in FIG. 11E, in the plating process, plating is performed on a portion where the
また、剥離工程では、図１１（ｆ）に示すように、めっき工程後の半導体チップ４１に形成されているフォトレジスト層１８を剥離する。具体的には、図１１（ｅ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない剥離装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、剥離液（東京応化製；商品名 １０４剥離液）に７０度―２０分間浸漬し、時折震盪する。これにより半導体ウェハ１表面に形成されたフォトレジスト層１８が剥離される。
In the peeling process, as shown in FIG. 11F, the
ここで、剥離工程では、半導体ウェハ１を、上記１０４剥離液に７０℃−２０分間浸漬し時折震盪している。しかしながら、浸漬時間は、これに限定されるものではなく、例えば１５〜２５分間の浸漬であってもよい。また、剥離液として、例えば三菱ガス化学製Ｒ−１００を用い、５０℃で８〜１５分間浸漬し時折震盪してもよい。あるいは、剥離液としてアセトンを用いてもよい。
Here, in the peeling process, the
次に、エッチング工程では、図１１（ｇ）に示すように、配線めっき層１６が形成されていないシード層１９をエッチングにより除去する。具体的には、図１１（ｆ）に示す半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しないエッチング装置に投入する。そして、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘して、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の銅（Ｃｕ）からなるシード層１９（表面に配線めっき層１６が形成されていないシード層１９）をエッチングする。
Next, in the etching step, as shown in FIG. 11G, the
ここで、エッチング工程では、半導体ウェハ１を、２５℃の１０％−過硫酸アンモニウム水溶液に１分３０秒浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、エッチングに用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、１０％−水酸化ナトリウム水溶液や４０％−塩化第二鉄水溶液、その他の水溶液であってもよい。また、水溶液の温度も、これに限定されるものではなく、１５℃〜４０℃であってもよい。
Here, in the etching process, the
さらに、エッチング工程では、次に、半導体ウェハ１を、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘する。これにより、銅めっき配線部（配線めっき層１６）以外の図示しないバリアメタルとしてのチタン層（表面に配線めっき層１６が形成されていないチタン層）がエッチングされる。
Further, in the etching step, the
ここで、チタン層をエッチングするために、９０℃の２５％−ＴＭＡＨに１時間浸漬しつつ震淘することとしている。しかしながら、チタン層をエッチングするために用いる水溶液は、これに限定されるものではなく、例えば、塩酸、フッ酸と硝酸との混合液等であってもよい。 Here, in order to etch the titanium layer, it is assumed that it is shaken while being immersed in 25% -TMAH at 90 ° C. for 1 hour. However, the aqueous solution used for etching the titanium layer is not limited to this, and may be, for example, hydrochloric acid, a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, or the like.
このように上記シード層形成工程からめっき工程を経て製造された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１は、上記めっき工程にて、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物によりめっき品質の低下が無くなる。それゆえ、本実施形態の半導体装置の製造方法では、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による配線間のショート等を防ぐことが可能になり、半導体チップ表面により微細な配線パターンを形成することが可能になる。
As described above, the
また、このように半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１には、外部接続端子が設置される。以下、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子を設置する外部接続端子設置工程について、図１２に基づいて、詳細に説明する。図１２は、配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１に外部接続端子２６を設置する外部接続端子設置工程を示す断面図である。
In addition, external connection terminals are installed on the
上記外部接続端子設置工程は、配線めっき層１６が半導体チップ４１表面にオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程と、オーバーコート層に任意の形状のパターンを形成するオーバーコート層パターン形成工程と、オーバーコート層のパターン形状に基づいて外部接続端子を配線めっき層１６に形成する外部接続端子形成工程とを含んでいる。なお、図１２（ａ）は、オーバーコート層形成工程前の配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｂ）は、オーバーコート層形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｃ）は、オーバーコート層パターン形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示し、図１２（ｄ）は、外部接続端子形成工程後の半導体チップ４１の一部の概略構成を示している。
The external connection terminal installation step includes an overcoat layer forming step in which the
図１２（ａ）に示すように、半導体ウェハ１上に配線めっき層１６が形成された半導体チップ４１では、配線めっき層１６の下（パッド１７が形成されている側）に、シード層１９が形成されている。配線めっき層１６は、このシード層１９を介して、半導体チップ４１上に設けられているパッド１７と電気的に接続している。
As shown in FIG. 12A, in the
図１２（ｂ）に示すように、オーバーコート層塗布工程では、配線めっき１６が形成された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１にオーバーコート層２０を形成する。具体的には、オーバーコート層２０（住友ベークライト製；商品名 ＣＲＣ−８０００シリーズ）を回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱する。
As shown in FIG. 12B, in the overcoat layer application step, the
ここで、上記オーバーコート層塗布工程では、オーバーコート層２０として上記ＣＲＣ−８０００シリーズを用いている。しかしながら、オーバーコート層２０に用いる材料は、これに限定されるものではなく、例えば日立化成製；商品名 ＨＤ−８８００シリーズであってもよい。さらには、オーバーコート層２０として、商品名 ＨＤ−８０００シリーズ等の感光性耐熱性樹脂を用いてもよい。
Here, in the overcoat layer coating step, the CRC-8000 series is used as the
また、上記オーバーコート層塗布工程では、回転塗布装置により毎分１５００回転で３０秒間回転塗布し、１３０℃で５分間加熱している。しかしながら、オーバーコート層の塗布方法は、これに限定されるものではなく、例えば、毎分１０００回転〜３０００回転にて十分に均一な膜厚となるまで、半導体ウェハを回転させた後、１２０℃〜１４０℃で５分程度加熱してもよい。 Further, in the overcoat layer coating step, spin coating is performed at 1500 rpm for 30 seconds by a spin coating apparatus, and heating is performed at 130 ° C. for 5 minutes. However, the method for applying the overcoat layer is not limited to this. For example, after the semiconductor wafer is rotated until the film thickness becomes sufficiently uniform at 1000 to 3000 rotations per minute, You may heat at about -140 degreeC for about 5 minutes.
図１２（ｃ）に示すように、オーバーコート層パターン形成工程では、オーバーコート層２０に、任意の形状のパターンを形成する。具体的には、オーバーコート層塗布工程後に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、図示しない露光装置にセットする。そして、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射する。その後、図示しない現像装置により、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にてオーバーコート層２０の現像を行い、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去する。そして、除去後、３００℃の窒素雰囲気下で、２時間硬化処理を行う。このオーバーコート層パターン形成工程により、半導体チップ４１では、外部接続端子を形成する部分で、配線めっき層１６が露出した状態になる。
As shown in FIG. 12C, in the overcoat layer pattern forming step, a pattern having an arbitrary shape is formed on the
ここで、上記オーバーコート層パターン形成工程では、露光装置によりオーバーコート層２０にｇ線（４３６ｎｍ）を照射している。しかしながら、オーバーコート層２０に照射する光は、オーバーコート層を露光させることができる光であれば、特に限定されるものではない。オーバーコート層２０に照射する光としては、例えば、ｉ線（３６５ｎｍ）や深紫外線（約２００乃至３００ｎｍ）であってもよい。
Here, in the overcoat layer pattern forming step, the exposure apparatus irradiates the
また、上記オーバーコート層パターン形成工程では、２．３８％−ＴＭＡＨ水溶液にて、オーバーコート層２０の現像を行っている。しかしながら、ＴＭＡＨ水溶液の濃度は、これに限定されるものではない。例えば、ＴＭＡＨ水溶液の濃度としては、１〜３％の濃度であってもよい。さらには、２５％−ＴＭＡＨ水溶液を、現像するのに適当な濃度にまで、純水で希釈してもよい。
In the overcoat layer pattern forming step, the
さらに、上記オーバーコート層パターン形成工程では、外部接続端子を形成する部分に相当するオーバーコート層２０を除去した後、３００℃の窒素雰囲気下で２時間硬化処理を行うこととしている。しかしながら、オーバーコート層除去後の工程は、これに限定されるものではない。例えば、オーバーコート層除去後に、２５０〜３５０℃にて、１．５時間〜３時間の保持時間を有する工程であってもよい。また、その工程の前後に、昇温過程及び降温過程を有してもよい。
Further, in the overcoat layer pattern forming step, the
図１２（ｄ）に示すように、外部接続端子形成工程では、オーバーコート層パターン形成工程にて、オーバーコート層２０を除去した部分に、外部接続端子２６を形成する。具体的には、図示しないボール搭載機に、半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を設置する。そして、外部接続端子形成用の配線めっき層１６が露出した部分に、図示しないフラックスを塗布する。そして、フラックスを塗布した部分に、図示しないツールに保持された外部接続端子２６としての半田ボールを設置する。その後、半田ボールが設置された半導体チップ４１を含む半導体ウェハ１を、２４５℃のリフロー装置により、半田ボールを再溶融させ冷却させることにより、配線めっき層１６に外部接続端子２６としての半田ボールを接合させる。
As shown in FIG. 12D, in the external connection terminal forming step, the
ここで、外部接続端子２６としての半田ボールは、ＳｎＡｇ３．０Ｃｕ０．５（千住金属工業製；商品名 Ｍ７０５）からなっている。しかしながら、半田ボールは、これに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ６３Ｐｂ３７からなっていてもよい。また、他の鉛フリー半田からなっていてもよい。
Here, the solder ball as the
また、上記外部接続端子形成工程では、リフロー装置による加熱温度を２４５℃としている。しかしながら、リフロー装置による加熱温度は、これに限定されるものではなく、例えば２４０〜２５０℃であってもよい。 In the external connection terminal forming step, the heating temperature by the reflow device is 245 ° C. However, the heating temperature by a reflow apparatus is not limited to this, For example, 240-250 degreeC may be sufficient.
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the configurations described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments are appropriately combined. The obtained embodiment is also included in the technical scope of the present invention.
本発明のめっき装置は、以上のように、操作性を損なうことなく、ブラックフィルム等に起因する微小な固形異物による、めっき品質の低下を防止することができる。このため、本発明は、半導体産業に適用することができる。 As described above, the plating apparatus of the present invention can prevent the deterioration of the plating quality due to the minute solid foreign matters caused by the black film or the like without impairing the operability. Therefore, the present invention can be applied to the semiconductor industry.
１ 半導体ウェハ（被めっき基板）
２ ウェハ保持具
３ カップ
４ めっき液噴射管
５ 陽極電極
６ 支持体
７ 隔壁
８ めっき液槽
９ めっき液貯槽（めっき液供給源）
１０ ポンプ（めっき供給手段）
１１ フィルター（めっき液ろ過手段）
１６ 配線めっき層
１７ パッド
１８ フォトレジスト層
１９ シード層
２０ オーバーコート層
２６ 外部接続端子
３１ 内筒（第２の円筒カップ）
３２ 外筒（第１の円筒カップ）
４１ 半導体チップ
１００ めっき処理槽
1 Semiconductor wafer (substrate to be plated)
2
10 Pump (plating supply means)
11 Filter (Plating solution filtration means)
16
32 outer cylinder (first cylindrical cup)
41
Claims (32)
めっき処理槽には、上記被めっき基板と上記陽極電極との間に、隔壁が設けられており、
上記陽極電極と上記被めっき基板とが上記隔壁により隔離され、上記めっき処理槽が被めっき基板室と陽極電極室とに区分されていることを特徴とするめっき装置。 A plating bath provided with an anode electrode therein; a plating solution is allowed to flow into the plating bath; and the anode electrode A plating apparatus for performing plating by energizing between the substrate to be plated,
In the plating tank, a partition is provided between the substrate to be plated and the anode electrode.
The plating apparatus, wherein the anode electrode and the substrate to be plated are separated by the partition, and the plating tank is divided into a substrate substrate chamber and an anode electrode chamber.
上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記被めっき基板室と上記陽極電極室との両方にめっき液が流入するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のめっき装置。 Furthermore, a plating solution injection pipe for injecting a plating solution onto the surface to be plated of the substrate to be plated is provided,
2. The plating solution spray pipe according to claim 1, wherein the plating solution spray pipe penetrates the partition wall and is provided so that the plating solution flows into both the substrate substrate chamber and the anode electrode chamber. Plating equipment.
上記第１の円筒カップには、上記陽極電極が配されており、その底部には、めっき液をめっき処理槽へ流入するためのめっき液流入口が設けられており、
上記第２の円筒カップの底部は、上記隔壁からなり、
上記めっき液噴射管が、上記隔壁を貫通するとともに、上記めっき液流入口から流入しためっき液の層流が、第１の円筒カップへ流入するめっき液の層流と、第２の円筒カップへ流入するめっき液の層流とに分離するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のめっき装置。 The plating treatment tank includes a first cylindrical cup and a second cylindrical cup,
The anode electrode is disposed on the first cylindrical cup, and a plating solution inlet for flowing the plating solution into the plating treatment tank is provided at the bottom thereof,
The bottom of the second cylindrical cup consists of the partition wall,
The plating solution injection pipe penetrates the partition wall, and the laminar flow of the plating solution that flows from the plating solution inlet flows into the laminar flow of the plating solution that flows into the first cylindrical cup and the second cylindrical cup. The plating apparatus according to claim 2, wherein the plating apparatus is provided so as to be separated into a laminar flow of the inflowing plating solution.
上記めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給手段と、
上記めっき液供給手段より供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過手段とを備え、
上記めっき液供給源に貯留されためっき液は、上記めっき液供給手段と上記めっき液ろ過手段とを介して、上記めっき処理槽へ供給され、
上記めっき処理槽に供給されためっき液は、再び上記めっき液供給源へ供給されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のめっき装置。 Furthermore, a plating solution supply source for storing a plating solution to be supplied to the plating treatment tank,
A plating solution supply means for supplying the plating solution stored in the plating solution supply source to the plating treatment tank;
A plating solution filtration means for filtering the plating solution supplied from the plating solution supply means,
The plating solution stored in the plating solution supply source is supplied to the plating tank through the plating solution supply means and the plating solution filtration means,
The plating apparatus according to claim 1, wherein the plating solution supplied to the plating treatment tank is supplied again to the plating solution supply source.
上記被めっき基板の被めっき面へ噴流するめっき液の層流と、上記陽極電極近傍に流入しためっき液の層流とを分離してめっきを行うことを特徴とするめっき方法。 The plating solution flows into the plating treatment tank, and while the jet of the plating solution is brought into contact with the surface of the substrate to be plated from below, the anode electrode disposed in the plating treatment vessel and the substrate to be plated It is a plating method for performing plating by energizing the space,
A plating method characterized in that plating is performed by separating a laminar flow of a plating solution jetted to a surface to be plated of the substrate to be plated and a laminar flow of a plating solution flowing in the vicinity of the anode electrode.
上記めっき工程において、めっき処理槽内で陽極電極と被めっき面とを隔壁により隔離して配置してめっきを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The plating solution flows into the plating treatment tank, and while the jet of the plating solution is brought into contact with the surface of the substrate to be plated from below, the anode electrode disposed in the plating treatment vessel and the substrate to be plated It is a manufacturing method of a semiconductor device including a plating step of performing plating by energizing between,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein, in the plating step, plating is performed by arranging an anode electrode and a surface to be plated separated from each other by a partition in a plating tank.
めっき液供給源に貯留されためっき液を上記めっき処理槽へ供給するめっき液供給段階と、
めっき液供給工程にて供給されためっき液をろ過するめっき液ろ過段階と、
上記めっき処理槽に供給されためっき液を、再び上記めっき液供給源へ供給するめっき液循環段階とを含むことを特徴とする請求項１７〜２５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。 The plating step further includes
A plating solution supply stage for supplying the plating solution stored in the plating solution supply source to the plating treatment tank;
A plating solution filtration stage for filtering the plating solution supplied in the plating solution supply step;
The manufacturing method of a semiconductor device according to any one of claims 17 to 25, further comprising a plating solution circulation stage in which the plating solution supplied to the plating tank is supplied again to the plating solution supply source. Method.
上記被めっき基板の被めっき面にシード層を形成するシード層形成工程と、
上記シード層形成工程にて形成されたシード層表面に、フォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
上記フォトレジストを露光し、現像することでパターン形状を形成するフォトレジストパターン形成工程とを含むことを特徴とする請求項１７〜３０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。 Furthermore, before the plating step,
A seed layer forming step of forming a seed layer on a surface to be plated of the substrate to be plated;
A photoresist coating step of coating a photoresist on the surface of the seed layer formed in the seed layer forming step;
31. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, further comprising: a photoresist pattern forming step of forming a pattern shape by exposing and developing the photoresist.
32. A semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 17 to 31.
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